KR20130000382A - Electrochromic glazing with series-connected cells, and production method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 기판과 기판에 부착된 층 구조를 포함하며, 상기 층 구조는 적어도 두 개의 전극층과, 그들 사이에 배치된 제1 전기화학 활성층 및 제2 전기화학 활성층을 가지며, 활성층들은 각각 이온의 가역적 혼입에 적절하고, 제1 활성층은 전기변색 재료로 이루어지며, 두 개의 활성층은 전해질 층에 의해 서로 분리되는 전기변색 글레이징에 관한 것이다. 이 경우, 상기 층 구조는 하나 또는 복수 개의 트랜지션 영역에 의해 직렬-접속된 전기변색 전지로 세분되며, 각 트랜지션 영역은 제1 전극층을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션으로 세분하는 제1 트렌치; 제2 전극층을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션으로 세분하는 제2 트렌치; 및 제1 트렌치와 제2 트렌치 사이에 배치되고, 트랜지션 영역에 인접한 전지들의 제1 전극 섹션과 제2 전극 섹션을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치를 포함한다. 본 발명은 또한 기판에 대응하는 층 구조를 갖는 제1 내지 제3 트렌치를 생성하는 제조 방법에 관한 것이다.The present invention includes at least one substrate and a layer structure attached to the substrate, the layer structure having at least two electrode layers and a first electrochemically active layer and a second electrochemically active layer disposed therebetween, the active layers each being Suitable for the reversible incorporation of ions, the first active layer consists of an electrochromic material and the two active layers relate to electrochromic glazing separated from one another by an electrolyte layer. In this case, the layer structure is subdivided into electrochromic cells series-connected by one or a plurality of transition regions, each transition region comprising: a first trench subdividing the first electrode layer into first electrode sections electrically insulated from each other; A second trench that subdivides the second electrode layer into second electrode sections electrically insulated from each other; And a third trench disposed between the first trench and the second trench, the third trench being filled with an electrically conductive material electrically connecting the first and second electrode sections of the cells adjacent to the transition region to each other. The invention also relates to a manufacturing method for producing first to third trenches having a layer structure corresponding to a substrate.
Description
본 발명은 광학적으로 활성인 부품의 기술 분야로서, 일반적인 형태로, 청구범위 제1항의 전제부에 따른 전기변색 글레이징 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the technical field of optically active components, in a general form, to an electrochromic glazing in accordance with the preamble of
전력을 공급함으로써 광학적 투과성이 변화될 수 있는 전기변색 글레이징은 그 자체로 공지되어 있으며, 특허 문헌에 다양하게 기재되어 왔다. 예를 들어, 유럽 특허 EP 0338876, EP 0408427, EP 0628849, EP 1859319 B1 및 US 특허 5,985,486을 참조한다.Electrochromic glazings, in which the optical transmission can be changed by supplying power, are known per se and have been variously described in the patent literature. See, for example, European patents EP 0338876, EP 0408427, EP 0628849, EP 1859319 B1 and US patent 5,985,486.
일반적으로, 전기변색 글레이징은 복수 개의 기능성 층을 포함하는 일련의 층들이 적층되어 있는 적어도 하나의 투명 기판을 포함한다. 일련의 층들은 대개 두 개의 전극층과, 그들 사이에 배치되어 있으며 전해질 층에 의해 서로 분리되어 있는 두 개의 전기화학 활성층을 포함한다. 두 개의 활성층 각각은 작은 이온(예를 들어, H+, Li+)을 가역적으로 저장할 수 있으며, 이들 두 층 중 적어도 하나는 이온의 저장된 또는 방출된 상태에 상응하며 상이한 색상을 갖는 상이한 산화 상태를 갖는 전기변색 재료로 이루어진다. 상이한 극성의 전압을 인가함으로써, 이온의 저장 또는 방출은 광학 투과성에 선택적으로 영향을 미치도록 조절될 수 있다. 전기변색 글레이징은, 특히, 입사광의 양을 무단계적으로 조절하기 위해 건물 및 자동차에 사용된다.Generally, electrochromic glazing includes at least one transparent substrate on which a series of layers comprising a plurality of functional layers is stacked. The series of layers usually includes two electrode layers and two electrochemically active layers disposed between them and separated from each other by an electrolyte layer. Each of the two active layers can reversibly store small ions (eg, H + , Li + ), at least one of these two layers corresponding to the stored or released state of the ions and having different oxidation states with different colors. It consists of an electrochromic material having. By applying voltages of different polarities, the storage or emission of ions can be adjusted to selectively affect optical transmission. Electrochromic glazings are used, in particular, in buildings and automobiles to steplessly adjust the amount of incident light.
실시를 통하여 입증된 바와 같이, 광학 투과성을 변화시키는데 필요한 전기변색 글레이징의 스위칭 시간은 글레이징 면적이 커질수록 상당히 증가한다. 이로 인해, 실망스럽게도, 예컨대, 실내 온도를 조절하는데 사용되는 전기변색 글레이징의 효능은 감소된다. 또한, 글레이징의 광학 투과성에 있어서의 빠른 변화는, 예컨대, 광 조건을 변화시킬 때 일광으로부터 유효한 눈부심 방지를 위하여 사용자에게 매우 중요할 수 있다.As evidenced by the practice, the switching time of the electrochromic glazings required to change the optical transmission increases significantly as the glazing area increases. This disappointes, for example, the effectiveness of the electrochromic glazing used to control room temperature, for example. In addition, rapid changes in the optical transmission of the glazing can be very important to the user, for example, to prevent effective glare from sunlight when changing the light conditions.
당업자들은 전기변색 글레이징의 표면적-의존성 스위칭 시간 증가의 주된 원인이 투명 전극층의 단지 제한된 전기 전도도에 있는 것으로 알고 있다. 전극층의 조성과 그의 층 두께에 따라서, 투명 전극층의 전기적 시트 저항은 전형적으로는 약 5 Ω 내지 80 Ω이다.Those skilled in the art know that the main reason for the increase in the surface area-dependent switching time of the electrochromic glazing is the only limited electrical conductivity of the transparent electrode layer. Depending on the composition of the electrode layer and its layer thickness, the electrical sheet resistance of the transparent electrode layer is typically about 5 Ω to 80 Ω.
국제 특허 출원 WO 00/57243 A1은 전극층의 전도도를 증가시키기 위해, 투명 금속 산화물로 이루어진 전극층을 전도성 페이스트의 네트워크로 코팅하는 것을 개시하고 있다. 이 문헌에 제시된 방법은 기술적으로 비교적 복잡할 뿐만 아니라 특히 전도성 페이스트를 건조시키는데 보다 고온의 공정 온도를 발생시키기 위하여 추가의 공정 단계를 필요로 한다.International patent application WO 00/57243 A1 discloses coating an electrode layer made of a transparent metal oxide with a network of conductive pastes in order to increase the conductivity of the electrode layer. The methods presented in this document are not only technically relatively complex, but also require additional processing steps to generate higher process temperatures, especially for drying conductive pastes.
이와는 대조적으로, 본 발명의 목적은 전기변색 글레이징의 스위칭 시간을 단축할 수 있는 대안을 가능하게 하는 것이다.In contrast, it is an object of the present invention to enable an alternative that can shorten the switching time of electrochromic glazing.
이와 같은 목적 및 다른 목적은, 본 발명이 제시하는 바에 따라, 독립 청구항의 특징을 갖는 전기변색 글레이징에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시양태는 종속 청구항의 특징에 의한다.These and other objects, as the present invention suggests, are achieved by electrochromic glazing with the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are based on the features of the dependent claims.
전기변색 글레이징은, 일반적 형태로는, 투명 재료로 제조된 적어도 하나의 기판과, 기판 위에 부착된 층 구조를 포함하며, 층 구조는 복수 개의 기능성 층들로 이루어진다. 글레이징은 반드시 하나 또는 복수 개의 유리 기판을 함유할 필요는 없고, 유리가 아닌 재료, 예를 들어, 플라스틱으로도 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.Electrochromic glazing, in general form, comprises at least one substrate made of a transparent material and a layer structure attached on the substrate, the layer structure consisting of a plurality of functional layers. It should be understood that the glazing does not necessarily contain one or a plurality of glass substrates, but may be made of a material other than glass, for example plastic.
전기변색 글레이징의 층 구조는, 이하 제1 및 제2 전극층으로 언급되는 두 개의 전극층을 포함하며, 전극층은 각각 높은 전자 전도도를 갖는 재료로 제조된다. 두 개의 전극층 사이에, 이하 제1 및 제2 활성층으로 언급되는, 두 개의 전기화학 활성층이 배치되며, 이들은 이온을 가역적으로 혼입하는데 적절하다. 여기서, 제1 활성층은 전기변색 재료로 이루어지며, 광학 투과성(투명성)의 변화를 전기적으로 조절할 수 있는 능력에 의해 발색층으로서 작용하는 반면, 제2 활성층은 이온 저장층 또는 카운터 전극으로 작용한다. 두 개의 활성층은, 전자 전도도는 아주 낮거나 없는 반면, 적어도 두 개의 활성층 내로 가역적으로 혼입될 수 있는 이온에 대해서는 높은 이온 전도도를 나타내는 재료로 이루어진 전해질층에 의해 서로 분리되어 있다. 제1 활성층에 있어서, 음극 또는 양극 전기변색 재료, 특히, 음극 전기변색 재료의 경우에는 음극 접속에 의하여, 또한 양극 전기변색 재료의 경우에는 양극 접속에 의하여 광학 투과성이 변화될 수 있다는 점에서 서로 다른 재료들이 전기변색 재료로 사용될 수 있다. 이온 저장층 또는 카운터 전극은 광학 투과성을 변화시키지 않거나, 제1 활성층의 발색이 강화되는 방식으로 변화시키는 재료로 제조될 수 있다. 후자의 경우에, 이온 저장층은, 예컨대, 제1 활성층이 음극 전기변색 재료로 이루어진 경우에는 양극 전기변색 재료로, 제1 활성층이 양극 전기변색 재료로 이루어진 경우에는 음극 전기변색 재료로 제조될 수 있다.The layer structure of the electrochromic glazing comprises two electrode layers, hereinafter referred to as first and second electrode layers, each of which is made of a material having a high electron conductivity. Between the two electrode layers, two electrochemically active layers, referred to hereinafter as first and second active layers, are arranged, which are suitable for reversibly incorporating ions. Here, the first active layer is made of an electrochromic material and acts as a chromophoric layer by the ability to electrically control the change in optical transmission (transparency), while the second active layer acts as an ion storage layer or counter electrode. The two active layers are separated from each other by an electrolyte layer made of a material that exhibits very low or no electron conductivity while exhibiting high ionic conductivity for ions that can be reversibly incorporated into at least two active layers. In the first active layer, the optical transmittance can be varied in that the cathode or anode electrochromic material, in particular, can be changed by cathode connection in the case of cathode electrochromic material and by anode connection in the case of anode electrochromic material. Materials can be used as the electrochromic material. The ion storage layer or counter electrode may be made of a material which does not change the optical transmittance or changes in such a manner that the color development of the first active layer is enhanced. In the latter case, the ion storage layer may be made of, for example, an anode electrochromic material if the first active layer is made of a cathode electrochromic material and a cathode electrochromic material if the first active layer is made of an anode electrochromic material. have.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징은 층 구조가 하나 또는 복수 개의 트랜지션 영역에 의해 직렬-접속된 전기변색 전지로 세분되어 있다는 점에서 실질적으로 차이가 있다. 전기변색 글레이징은 정전용량(전지)의 직렬-접속로 간주될 수 있다. 본 명세서에서, "트랜지션 영역(transition zone)"이란 3개의 트렌치로 구성된 트렌치 구조가 제공되어 있는 층 구조의 영역이다. 따라서, 각 트랜지션 영역은 제1 전극층을 서로 전기적으로 절연되어 있는 제1 전극 섹션들로 세분하는 제1 트렌치, 제2 전극층을 서로 전기적으로 절연되어 있는 제2 전극 섹션들로 세분하는 제2 트렌치, 및 트랜지션 영역에 인접한 두 개의 전지의 제1 전극 섹션과 제2 전극 섹션을 서로 전기적으로 접속시키는, 전기 전도성 재료로 채워진 제3 트렌치를 포함한다. 트렌치 구조에서, 제3 트렌치는 제1 및 제2 트렌치 사이에 배치된다. 전지의 직렬-접속에 있어서, 트렌치의 특정 서열은 각 트랜지션 영역 내에서 유지되며, 제1 트렌치는 항상 제3 트렌치의 어느 한 쪽에 위치하며, 제2 트렌치는 항상 제3 트렌치의 다른 한 쪽에 위치한다.The electrochromic glazing according to the invention is substantially different in that the layer structure is subdivided into electrochromic cells which are series-connected by one or a plurality of transition regions. Electrochromic glazing can be considered a series-connection of a capacitance (cell). In the present specification, a "transition zone" is a region of a layer structure in which a trench structure composed of three trenches is provided. Thus, each transition region includes a first trench that subdivides the first electrode layer into first electrode sections that are electrically insulated from each other, a second trench that subdivides the second electrode layer into second electrode sections that are electrically insulated from each other, And a third trench filled with an electrically conductive material, electrically connecting the first electrode section and the second electrode section of the two cells adjacent to the transition region with each other. In the trench structure, the third trench is disposed between the first and second trenches. In series-connection of cells, a particular sequence of trenches is maintained within each transition region, the first trenches always being located on either side of the third trench, and the second trenches are always located on the other side of the third trench. .
본 발명에 따른 전기변색 글레이징은 층 구조를 이와 같이 복수 개의 전기변색 전지로 세분함으로써 종래의 전자 글레이징에 있어서의 비교할만한 수치보다 빠를 수 있는, 특히 빠른 스위칭 시간을 제공할 수 있다. 모노리스(monolith)형으로 일체화된 직렬-접속 전지에 의해, 본 발명에 따른 전기변색 글레이징은 비용-효율적으로, 통상의 방법을 사용한 산업적 직렬 전지 생산 방식으로 간편하게 제조될 수 있다.The electrochromic glazing according to the present invention can provide particularly fast switching times, which can be faster than comparable values in conventional electronic glazings by subdividing the layer structure into a plurality of electrochromic cells. By means of a series-connected cell integrated in a monolithic type, the electrochromic glazing according to the invention can be produced cost-effectively and conveniently in an industrial series cell production manner using conventional methods.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 하나의 유리한 실시양태에서, 제2 전극층은 제1 전극층 위에 배치되며, 각 트랜지션 영역의 제3 트렌치는 제2 전극층의 전기 전도성 재료로 채워져 있다. 이와 같이 함으로써 전기 전도성 재료로 채워진 제3 트렌치를 기술적으로 특히 단순하고 비용 효율적으로 제조할 수 있다.In one advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the second electrode layer is disposed over the first electrode layer, and the third trench of each transition region is filled with an electrically conductive material of the second electrode layer. In this way, a third trench filled with an electrically conductive material can be produced technically particularly simply and cost-effectively.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 각 트랜지션 영역의 제1 트렌치는 두 개의 전기화학 활성층 중 하나의 재료로 채워져 있으며, 이때 제1 트렌치가 각각의 다른 활성층의 위에 배치된 활성층의 재료로 채워지는 경우가 유리할 수 있다. 이와 같이 함으로써 전기 절연 재료로 채워진 제1 트렌치를 기술적으로 특히 단순하고 비용 효율적으로 제조할 수 있으며, 단, 활성층의 재료는 대부분이 그러한 바와 같이 전자 전도도가 매우 낮거나 실질적으로 없어야 한다. 마찬가지로, 제1 트렌치가 또한 전해질 층의 재료로 채워질 수 있다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the first trench of each transition region is filled with the material of one of two electrochemically active layers, with the first trench disposed on top of each other active layer. It may be advantageous to be filled with the material of. This makes it possible to produce a technically particularly simple and cost-effective first trench filled with an electrically insulating material, provided that the material of the active layer is, as in most cases, very low or substantially free of electronic conductivity. Likewise, the first trench can also be filled with the material of the electrolyte layer.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 각 트랜지션 영역의 제2 트렌치는 제1 전극 섹션에까지 층 구조를 세분함으로써, 인접한 전기변색 전지의 특히 유효한 전기 절연이 얻어질 수 있다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the second trench of each transition region can be subdivided into the first electrode section, so that particularly effective electrical insulation of adjacent electrochromic cells can be obtained.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 층 구조는 제2 전극층 위에 배치되어 층 구조를 덮는, 전기 절연성 재료로 이루어진 상부 코팅을 포함하고, 각 트랜지션 영역의 제2 트렌치는 상부 코팅의 절연 재료로 채워져 있다. 이와 같이 함으로써, 제2 트렌치를 전기 절연성 재료로 채우는 것을 기술적으로 매우 단순하고 비용 효율적으로 실시할 수 있다. 다른 방법으로서 또는 추가의 단계로서, 유리 등으로 이루어진 투명 기판인 또 다른(제2의) 기판이 제공될 수 있다. 이 경우에 층 구조는 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the layer structure comprises a top coating of electrically insulating material, disposed over the second electrode layer and covering the layer structure, the second trench of each transition region being the top coating. Filled with insulating material. By doing this, filling the second trench with an electrically insulating material can be carried out technically very simply and cost effectively. As another method or as a further step, another (secondary) substrate may be provided which is a transparent substrate made of glass or the like. In this case the layer structure is arranged between the first substrate and the second substrate.
직렬-접속된 전기변색 전지는 스위칭 과정 중에 그의 극성이 신속하게 반전되어야 하므로, 정전 용량에 있어서의 아주 작은 차이가 강한 전압 및/또는 순간 전류를 일으켜 전지가 영구적으로 손상될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 각 전기변색 전지에는 전지에 가해지는 전압을 제한하는 장치가 제공되며, 이러한 장치는, 예컨대, 소정의 파괴(breakdown) 전압을 갖는 역병렬-접속된 다이오드(전극층의 접속을 위한 전력 공급원(예를 들어, 전압 공급원)의 극성을 기반으로 하여)로 구성될 수 있다. 다이오드는, 예를 들어, 제너(zener) 다이오드로 구성될 수 있다. 각 전지에 결합된 전압 제한 장치에 의해, 각 전지에 과전압 보호가 제공되어 유리하다. 역병렬-접속된 다이오드를 사용함으로써, 다이오드의 항복 전압을 실제 일어나는 전압 및/또는 전류 피크에 맞추는 것만이 필요하다.Since a series-connected electrochromic cell must have its polarity reversed quickly during the switching process, a very small difference in capacitance can cause strong voltages and / or instantaneous currents that can permanently damage the cell. Thus, in another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, each electrochromic cell is provided with a device for limiting the voltage applied to the cell, such device having, for example, a predetermined breakdown voltage. Anti-parallel-connected diodes (based on the polarity of the power supply (eg voltage supply) for the connection of the electrode layers). The diode may be composed of, for example, a zener diode. By the voltage limiting device coupled to each cell, it is advantageous to provide overvoltage protection to each cell. By using an antiparallel-connected diode, it is only necessary to match the breakdown voltage of the diode to the actual voltage and / or current peaks.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 각 트랜지션 영역의 최대 폭은 100 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 150 ㎛ 내지 250 ㎛이다. 트랜지션 영역의 폭은 각 경우에 그 안에 함유된 트렌치의 경로에 수직하게 측정된다. 마찬가지로 트렌치의 경로에 수직하게 측정된, 하나의 동일한 트랜지션 영역 내의 인접한 트렌치 사이의 거리가 50 ㎛ 이상이고/거나, 트렌치의 경로에 수직하게 측정된, 각각의 트렌치의 폭이 30 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위인 것이 또한 유리할 수 있다. 이를 통해, 한편으로는 전기변색 글레이징 광학 활성 면적의 가능한 한 적은 손실 및 다른 한편으로는 전기변색 전지의 신뢰성 있고 공고한 직렬-접속이 종래의 구조화 기술로 얻어질 수 있다. 또한, 관찰자에게 트렌치가 아주 가는 선으로 보일 수 있으므로, 매력적인 외관의 전기변색 글레이징이 얻어질 수 있다. 기판은, 예를 들어, 각각 0.5 m 내지 3 m 범위의 길이와 폭을 가질 수 있다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the maximum width of each transition region is between 100 μm and 500 μm, preferably between 150 μm and 250 μm. The width of the transition region is in each case measured perpendicular to the path of the trench contained therein. Similarly, the distance between adjacent trenches in one and the same transition region, measured perpendicular to the path of the trench, is at least 50 μm and / or the width of each trench, measured perpendicular to the path of the trench, ranges from 30 μm to 100 μm. It may also be advantageous. Through this, on the one hand, as little loss of the electrochromic glazing optical active area as possible and on the other hand a reliable and robust series-connection of the electrochromic cell can be obtained with conventional structuring techniques. In addition, since the trench can be seen by the viewer as a very thin line, an attractive appearance electrochromic glazing can be obtained. The substrates may, for example, have a length and width in the range of 0.5 m to 3 m, respectively.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 기판의 층 구조가 적층되어 있는 반대쪽 표면상에, 각각 트랜지션 영역과 결합하여 그를 완전히 덮고 있는 하나 또는 복수 개의 불투명(비투명) 커버 소자를 제공함으로써 매력적인 외관을 얻을 수 있다. 층 구조가 개재되어 있는 두 개의 기판을 갖는 전기변색 글레이징에 있어서, 불투명 스트립은 어느 하나의 기판 상에 및/또는 다른 기판 상에 제공될 수 있다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, on the opposite surface on which the layer structure of the substrate is laminated, one or a plurality of opaque (non-transparent) cover elements are respectively combined with and completely covering the transition region. By providing it, an attractive appearance can be obtained. In electrochromic glazings with two substrates interposed with a layer structure, an opaque strip may be provided on either substrate and / or on another substrate.
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 전기변색 글레이징은 직렬-접속된 전지의 접속을 위한 전력 공급원(예를 들어, 전압 공급원)을 가지며, 이때 전력 공급원의 전압은 전지의 수의 함수로서, 전력 공급원 에 의한 전압 인가시 각 전지에 0.5 볼트 내지 3 볼트, 바람직하게는 1.2 볼트 내지 1.8 볼트의 전압이 인가되도록 선택된다. 이를 통해, 전기변색 글레이징은 실제 사용에 특히 유리한(낮은) 스위칭 전압으로 작동될 수 있다. 두 전극층의 접속을 위한 전력 공급원은 1000 볼트의 최대 전압 , 바람직하게는 120 볼트의 최대 전압을 갖는 것이 특히 유리할 수 있다. 전압을 특히 30 볼트 내지 50 볼트로 하여, 예컨대, 일부 국가에서 법적으로 요구되는 파사드(facade) 소자용 최대 공급 전압을 초과하지 않도록 할 수 있다. 일반적으로, 전력 공급원에 의해 제공되는 전압이 Vb이고, 전지의 주어진 스위칭 전압이 Vs일 때, 전지의 수 n은 n=Vb/Vs의 식으로 결정될 수 있다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the electrochromic glazing has a power supply (eg a voltage source) for the connection of a series-connected battery, wherein the voltage of the power supply is the number of cells As a function of, a voltage of 0.5 volts to 3 volts, preferably 1.2 volts to 1.8 volts, is selected for each cell upon application of a voltage by the power supply. This allows the electrochromic glazing to be operated with a switching voltage which is particularly advantageous for practical use. It may be particularly advantageous for the power supply for the connection of the two electrode layers to have a maximum voltage of 1000 volts, preferably 120 volts. The voltage may be in particular 30 volts to 50 volts, for example, so as not to exceed the maximum supply voltage for facade elements which are legally required in some countries. In general, when the voltage provided by the power source is V b and the given switching voltage of the cell is V s , the number n of cells can be determined by the formula n = V b / V s .
본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 유리한 실시양태에서, 층 구조는 제1 내지 제3 트렌치를 가로지르는 하나 또는 복수 개의 제4 트렌치에 의해 서로 전기 절연된 복수 개의 전지 영역으로 세분되어 있고, 전지 영역은 각각 복수 개의 직렬-접속된 전기변색 전지를 함유하며, 예를 들어, 두 개의 공통 접촉 소자에 의해 병렬 접속되어 있다. 전지 영역은 모노리스형으로 일체화되어 있거나, 케이블링에 의해 병렬 접속되어 있다. 병렬-접속된 전지 영역은 공급 전압을 상응하는 방식으로 증가시킬 필요없이 비교적 넓은 면적을 전기변색 글레이징으로 커버할 수 있으므로 특히 유리하다. 전지 영역을 자가 부품 또는 전기변색 모듈로서 구성할 수도 있다.In another advantageous embodiment of the electrochromic glazing according to the invention, the layer structure is subdivided into a plurality of cell regions electrically insulated from one another by one or a plurality of fourth trenches traversing the first to third trenches, The regions each contain a plurality of series-connected electrochromic cells, for example connected in parallel by two common contact elements. The battery regions are monolithically integrated or connected in parallel by cabling. Parallel-connected cell regions are particularly advantageous as they can cover a relatively large area with electrochromic glazing without the need to increase the supply voltage in a corresponding manner. The battery region may be configured as a self-component or an electrochromic module.
본 발명은 또한 전기변색 글레이징의 제조 방법에 관한 것으로, 그러한 방법은The invention also relates to a process for the preparation of electrochromic glazings, the process of
기판 및 기판 상에 부착된 층 구조로서, 상기 층 구조는 적어도 두 개의 전극층과, 그들 사이에 배치된 제1 전기화학 활성층 및 제2 전기화학 활성층을 가지며, 활성층들은 각각 이온의 가역적 혼입에 적절하고, 제1 활성층은 전기변색 재료로 이루어지며 발색층으로 작용하고, 제2 활성층은 이온 저장층으로 작용하며, 두 개의 활성층은 전해질 층에 의해 서로 분리되어 있는 것인 층 구조의 제조 단계;A layer structure attached to and on a substrate, the layer structure having at least two electrode layers and a first electrochemically active layer and a second electrochemically active layer disposed therebetween, the active layers each being suitable for the reversible incorporation of ions and The first active layer is made of an electrochromic material and acts as a chromophoric layer, the second active layer acts as an ion storage layer, and the two active layers are separated from each other by an electrolyte layer;
두 전극층 중 제1 전극층을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션으로 세분하는 제1 트렌치의 생성 단계; (B) generating a first trench that subdivides the first electrode layer of the two electrode layers into first electrode sections electrically insulated from each other;
두 전극층 중 제2 전극층을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션으로 세분하는 제2 트렌치의 생성 단계; 및(B) generating a second trench that subdivides the second electrode layer of the two electrode layers into second electrode sections electrically insulated from each other; And
각각 상기 제1 트렌치와 제2 트렌치 사이에 배치되며, 제1 전극 섹션과(인접한) 제2 전극 섹션을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치의 생성 단계를 포함한다.(B) generating a third trench filled with an electrically conductive material, each disposed between the first trench and the second trench and electrically connecting the first electrode section (adjacent) and the second electrode section to each other.
본 발명은 또한 상기한 바와 같은 전기변색 글레이징의 용도에 관한 것으로, 예컨대, 빌딩, 주택, 아파트와 같은 건축 시설, 및/또는 자동차와 같은 차량, 및/또는 비행기, 화물용 비행기, 스포츠용 비행기와 같은 항공기, 및/또는 크루즈 선박, 컨테이너 건박, 스포츠 탐사용 선박과 같은 선박에서 공간을 적어도 부분적으로 구분(delimiting)하는 수단으로서의 용도에 관한 것이다.The invention also relates to the use of electrochromic glazings as described above, for example, in building facilities such as buildings, houses, apartments, and / or vehicles, such as cars, and / or airplanes, cargo planes, sporting planes and the like. And as a means of at least partially delimiting space in the same aircraft, and / or in ships such as cruise ships, container ships, sport exploration ships.
본 발명은 또한, 적어도 하나의 기판 및 기판 상에 부착된 층 구조를 가지며, 상기 층 구조는 적어도 두 개의 전극층과, 그들 사이에 배치된 제1 전기화학 활성층 및 제2 전기화학 활성층을 가지며, 제1 활성층은 전기변색 재료로 이루어지고, 두 개의 활성층은 전해질 층에 의해 서로 분리되어 있는 것인 전기변색 글레이징에 관한 것이다. 이때 중요한 것은 상기 층 구조가 하나 또는 복수 개의 트랜지션 영역에 의해 직렬-접속된 전기변색 전지로 세분되며, 각 트랜지션 영역은The present invention also has at least one substrate and a layer structure attached to the substrate, the layer structure having at least two electrode layers, a first electrochemically active layer and a second electrochemically active layer disposed therebetween, 1 The active layer relates to an electrochromic glazing in which the electrochromic material is composed of two active layers separated from each other by an electrolyte layer. What is important here is that the layer structure is subdivided into electrochromic cells that are series-connected by one or a plurality of transition regions, each transition region being
두 전극층 중 제1 전극층을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션으로 세분하는 제1 트렌치, A first trench that subdivides the first of the two electrode layers into first electrode sections electrically insulated from each other,
두 전극층 중 제2 전극층을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션으로 세분하는 제2 트렌치, 및 A second trench that subdivides the second of the two electrode layers into second electrode sections electrically insulated from each other, and
상기 제1 트렌치와 제2 트렌치 사이에 배치되며, 트랜지션 영역에 인접한 전지들의 제1 전극 섹션과 제2 전극 섹션을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치를 포함한다는 것이다.(B) a third trench disposed between the first and second trenches, the third trench being filled with an electrically conductive material electrically connecting the first and second electrode sections of the cells adjacent to the transition region to each other.
그러한 전기변색 글레이징은 상기 실시양태에 따라 구성될 수 있다.Such electrochromic glazings can be constructed according to the above embodiments.
본 발명은 또한 전기변색 글레이징의 제조 방법에 관한 것으로, 그러한 방법은The invention also relates to a process for the preparation of electrochromic glazings, the process of
기판 및 기판 상에 부착된 층 구조로서, 상기 층 구조는 적어도 두 개의 전극층과, 그들 사이에 배치된 제1 전기화학 활성층 및 제2 전기화학 활성층을 가지며, 제1 활성층은 전기변색 재료로 이루어지고, 두 개의 활성층은 전해질 층에 의해 서로 분리되어 있는 것인 층 구조의 제공 단계;A layer structure attached to a substrate and a substrate, the layer structure having at least two electrode layers and a first electrochemically active layer and a second electrochemically active layer disposed therebetween, the first active layer being made of an electrochromic material and Providing the layer structure wherein the two active layers are separated from each other by an electrolyte layer;
두 전극층 중 제1 전극층을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션으로 세분하는 제1 트렌치의 생성 단계;(B) generating a first trench that subdivides the first electrode layer of the two electrode layers into first electrode sections electrically insulated from each other;
두 전극층 중 제2 전극층을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션으로 세분하는 제2 트렌치의 생성 단계; 및(B) generating a second trench that subdivides the second electrode layer of the two electrode layers into second electrode sections electrically insulated from each other; And
각각 상기 제1 트렌치와 제2 트렌치 사이에 배치되며, 제1 전극 섹션과 제2 전극 섹션을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치의 생성 단계를 포함한다.(B) generating a third trench filled with an electrically conductive material, each disposed between the first trench and the second trench and electrically connecting the first electrode section and the second electrode section to each other.
본 발명의 각종 실시양태는 개별적으로 또는 임의로 조합하여 실현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 특히, 상기 언급한 특징 및 이하 설명될 특징은, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 제시된 조합의 형태로뿐만 아니라 다른 조합으로 또는 단독으로 사용될 수 있다.It should be understood that various embodiments of the invention may be realized individually or in any combination. In particular, the above-mentioned features and the features to be described below can be used not only in the form of the presented combinations but also in other combinations or alone without departing from the scope of the present invention.
본 발명을 이하 예시적인 실시양태와 관련하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 예시적인 실시양태의 개략적 단면도이다.
도 2는 도 1의 전기변색 글레이징의 개략적 상면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 예시적인 실시양태의 개략적 상면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 예시적인 실시양태의 개략적 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기변색 글레이징의 또 다른 예시적인 실시양태의 개략적 상면도이다.The present invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings, in connection with exemplary embodiments.
1 is a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment of an electrochromic glazing in accordance with the present invention.
FIG. 2 is a schematic top view of the electrochromic glazing of FIG. 1.
3 is a schematic top view of another exemplary embodiment of an electrochromic glazing in accordance with the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view of another exemplary embodiment of an electrochromic glazing in accordance with the present invention.
5 is a schematic top view of another exemplary embodiment of an electrochromic glazing in accordance with the present invention.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시양태로서, 일반적으로 참조 번호 1로 표시되는 전기변색 글레이징을 도시하고 있으며, 여기서는 예를 들어, 복합 층 구조로 구현되어 있다. 전기변색 글레이징(1)의 광학 투과성은 DC 전압 및/또는 적절한 크기 및 극성의 직류 전원을 인가하여 변화시킬 수 있다. 이러한 목적으로, 전압 공급원 또는 전력(도시되지 않음)이 제공되며, 그의 양극 접속부(3) 및 음극 접속부(4)가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.1 illustrates, as an exemplary embodiment of the present invention, an electrochromic glazing, indicated generally by the
전기변색 글레이징(1)은 적어도 하나의 투명 기판(2) 및 기판(2)의 제1 표면(6) 상에 부착된 층 구조(5)를 포함한다. 투명 기판은 유리 또는 비-유리 재료, 예를 들어, 소다 라임 유리 또는 보로플로트(borofloat) 유리로, 예를 들어, 0.7 내지 10 mm, 특히 2 mm의 두께로 제조될 수 있다. 기판(2)은, 예를 들어, 길이가 약 1000 mm이고, 폭이 약 500 mm일 수 있다.The
층 구조(5)는 적어도 5개의 기능성 층을 포함하며, 이들은 기판(6) 위에 다음과 같은 순서로 적층되어 있다: 기판(2)의 제1 표면(6)에 적층되어 있는 제1 전극층(7), 제1 전극층(7) 위에 적층되어 있는 제2 활성층(8), 제2 활성층(8) 위에 적층되어 있는 전해질 층(9), 전해질 층(9) 위에 적층되어 있는 제1 활성층(10), 제1 활성층(10) 위에 적층되어 있는 제2 전극층(11). 층 구조(5)는 이와 같이 두 개의 전극층(7, 11), 그들 사이에 배치된 두 개의 전기화학적 활성층(8, 10)을 포함하며, 활성층들은 전해질 층(9)에 의해 서로 분리되어 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 층 구조(5)는 추가의 층, 예를 들어, 기판(2)의 제 1 표면(6)과 제1 전극층(7) 사이에 패시베이션(passivation) 층을 추가로 함유할 수 있다.The
일반적으로, 두 개의 전극층(7, 11)은, 예를 들어, 투명 전도성 금속 산화물(TCO)로 제조될 수 있으며, 이들은 예컨대 본 명세서 초반에서 언급된 인용 문헌들을 통하여 당업자에게 잘 알려져 있다. 특히, 전극층(7, 11)은, 예를 들어, 주석-도핑된 산화인듐(ITO), 불소-도핑된 산화주석(SnO2:F), 산화아연(ZnO), 또는 알루미늄-도핑된 산화아연(ZnO:Al)을 함유할 수 있다. 마찬가지로, 전극층(7, 11)은 금속 또는 합금, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 또는 그들의 혼합물을 함유할 수 있다. 또한, 두 개의 전극층(7, 11)이 전도성 층 스택, 예를 들어, 도핑된 금속 산화물층과 금속층으로 이루어진 스택으로 제조될 수 있다. 전극층(7, 11)은 NiCr/금속/NiCr의 층 스택을 함유할 수 있으며, 여기서, 금속은, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 또는 그들의 혼합물을 포함한다. 특히, 두 개의 전극층(7, 11)은 은(Ag)-기재의 투명 전도성 층 스택으로 제조될 수 있다. 두 개의 전극층(7, 11)은 하나의 동일한 재료로 제조되거나 상이한 재료로 제조될 수 있다. 제1 전극층(7)은, 예를 들어, 시트 저항이 8 Ω일 수 있는 반면, 제2 전극층(11)은 시트 저항이, 예를 들어, 80 Ω이다.In general, the two
두 개의 활성층(8, 10)은 각각 이온의 가역적 혼입에 적절한 재료로 제조되며, 여기서, 제1 활성층(10)은, 예를 들어, 음극 전기변색 재료로 이루어지고, 발색층으로서 작용하며, 그의 광학 투과성은 이온의 저장 및 방출과 이와 동시에 일어나는 산화 상태의 변화에 의해 변화될 수 있다. 제2 활성층(8)은 이온 저장층 또는 카운터 전극으로 작용하며, 이온의 저장 및 방출에 따라 그의 광학 투과성을 변화시키지 않는다.The two
발색성 제1 활성층(10)의 전기변색 재료는, 예를 들어, 산화텅스텐, 산화니켈, 산화니오븀, 산화인듐, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화비스무트, 산화안티몬 및 산화티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료 또는 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 언급한 재료 또는 그들의 혼합물은 또한 티타늄, 탄탈륨 또는 레늄을 포함할 수 있다. 카운터 전극으로 작용하는 제2 활성층(8)은, 예컨대, 산화텅스텐, 산화니켈, 산화니오븀, 산화인듐, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화비스무트, 산화안티몬 및 산화티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료 또는 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 언급한 재료 또는 그들의 혼합물은 또한 티타늄, 탄탈륨 또는 레늄을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 카운터 전극으로 적절한 다른 재료는 어느 것이나 사용할 수 있다. 두 개의 활성층(8, 10)은, 예를 들어, 폭이 480 mm, 길이가 980 mm일 수 있으며, 이는 층 구조(5)의 둘레 가장자리로부터 10 mm가 코팅되지 않은 것에 해당한다.The electrochromic material of the chromogenic first
이온 수송에 적절한 전해질 층(9)의 재료로서, 예를 들어, 중합체 층 또는 무기물 층이 사용될 수 있다. 전해질 층(9)는, 예를 들어, 산화규소, 산화탄탈룸, 산화하프늄, 질화규소, 산화몰리브덴, 산화안티몬, 산화니켈, 산화주석, 산화지르코늄, 산화알루미늄, 산화니오븀, 산화크롬, 산화코발트, 산화티타늄, 산화아연, 알루미늄-도핑된 산화아연, 주석-아연 산화물, 산화바나듐 또는 그들의 혼합물을 포함하며, 산화물 중 적어도 하나는 수화되거나 질산화될 수 있다. 층 구조(5)의 각종 기능성 층에 사용할 수 있는 재료는, 예컨대, 본 명세서 초반에서 언급된 인용 문헌들을 통하여 당업자에게 잘 알려져 있다. 기능성 층들에 대하여는 상기 언급한 문헌들을 참조할 수 있으며, 따라서 그 전문이 본 명세서의 일부가 된다.As a material of the electrolyte layer 9 suitable for ion transport, for example, a polymer layer or an inorganic layer can be used. The electrolyte layer 9 is, for example, silicon oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, silicon nitride, molybdenum oxide, antimony oxide, nickel oxide, tin oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, niobium oxide, chromium oxide, cobalt oxide, or oxide. Titanium, zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide, tin-zinc oxide, vanadium oxide or mixtures thereof, at least one of the oxides may be hydrated or nitrified. Materials that can be used for the various functional layers of the
전기변색 글레이징(1)에서, 층 구조(5)는 복수 개의 트랜지션 영역(13)에 의해 복수 개의 직렬-접속된 전지(12)로 세분된다. 도 1에는 네 개의 전지(12)와 세 개의 트랜지션 영역(13)이 도시되어 있지만, 전기변색 글레이징(1)은 더 많거나 적은 수의 전지(12)를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 전기변색 글레이징에 접속된 전력의 공급 전압 Vb가, 예컨대, 48 볼트이고, 전지(12)의 주어진 스위칭 전압 Vs가 1.6 볼트이면, 전지(12)의 수 n은, 예컨대, 30이다(n = 48/1.6 =30).In the
전기변색 글레이징(1)을 여러 개의 전지(12)로 세분하기 위하여, 각 트랜지션 영역(13)에는 각각에 대해 연속 평행한(progression parallel) 한 세트의 트렌치(14 내지 16)가 제공되어 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 트렌치(14 내지 16)는, 예를 들어, 선형 진행을 가지며, 전체 층 구조(5)에 걸쳐 기판(2)의 제1 표면(6)에 평행하게 배치된다. 트렌치(14 내지 16)는 각각 기판(2)의 제1 표면(6)에 대하여 수직으로, 수직 트렌치로서 엠보싱된다. 도면에는 나타나있지 않지만, 트렌치(14 내지 16)는 비선형의, 예컨대, 곡선형, 웨이브형, 톱니형, 또는 예컨대, 전지(12)의 스트립형 직렬-접속이 가능한 다른 다각형 형태로 진행할 수도 있다. 각 트랜지션 영역(13)은 제1 트렌치(14), 제2 트렌치(15) 및 제3 트렌치(16)를 포함하며, 트렌치(14 내지 16)의 순서는 모든 트랜지션 영역(13)에서 동일하다. 도시된 예시적인 실시양태에서, 제3 트렌치(16)는 제1 트렌치(14)와 제2 트렌치(15) 사이에 배치되며, 제1 트렌치(14)는 항상 제3 트렌치(16)의 어느 한쪽에, 제2 트렌치(15)는 항상 제3 트렌치(16)의 다른 한쪽에 위치한다.In order to subdivide the
각 트랜지션 영역(13)에서, 제1 트렌치(14)는 전해질 층(9), 제2 활성층(8) 및 제1 전극층(7) 안에 형성되며, 제1 활성층(10)의 재료로 채워져 있다. 특히, 제1 전극층(7)은 제1 트렌치(14)에 의해 복수 개의 제1 전극 섹션(17)들로 세분되어 있고, 전극 섹션들은 서로 전기적으로 절연되어 있으며, 제1 전극층 의 전기변색 재료(10)는 일반적으로 전자 전도도가 매우 낮거나 없다. 한편으로, 제2 트렌치(15)는 제2 전극층(11)으로부터 제1 전극층(7)에 이르기까지 계속 연장되어, 제2 트렌치(15)는 제2 전극층(11), 제1 활성층(10), 전해질 층(9) 및 제2 활성층(8) 안에 형성된다. 특히, 제2 전극층(11)은 제2 트렌치(15)에 의해 복수 개의 제2 전극 섹션(18)들로 세분되어 있고, 전극 섹션들은 서로 전기적으로 절연되어 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 전기변색 글레이징(1)에는 층 구조(5)를 덮는, 전자 전도도가 매우 낮거나 없는 재료로 이루어진 상부 코팅이 제공될 수 있으며, 상부 코팅 재료는 부착 시에 제2 트렌치(15) 내로 침투하여 제2 트렌치(15)를 상부 코팅의 재료로 채운다. 또한, 제3 트렌치(16)는 제1 활성층(10)으로부터 제1 전극층(7)에까지 연장되어, 제3 트렌치(16)는 제1 활성층(10), 전해질 층(9) 및 제2 활성층(8) 안에 형성된다. 이 과정에서, 제3 트렌치(16)는 제2 전극층(11)의 재료로 채워진다. 트랜지션 영역(13)에 인접한 하나의 전지(12)의 제2 전극 섹션(18)과 트랜지션 영역(13)에 인접한 다른 전지(12)의 제1 전극 섹션(17) 사이의 전기 전도적 접속은 제3 트렌치(16)에 의해 생성되며, 이에 의해 전지(12)가 서로 직렬-접속된다. 도 1에서, 예를 들어, 제2 전극 섹션(18)은 각각의 오른쪽에 인접한 제1 전극 섹션(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 전기변색 글레이징(1)은 트랜지션 영역(13)에 의해, 예컨대, 30개의 전지(12)들로 세분될 수 있으며, 각 전지는 폭이 1.58 mm, 길이가 980 mm로, 기판(2) 상에 스트립의 형태로 서로에 대해 평행하게 배치될 수 있다.In each
전기변색 글레이징(1)에서, 직렬-접속된 전극 섹션(17, 18)은, 예를 들어, 금속성 재료로 이루어진 두 개의 접촉 스트립(19, 20)에 전기 접속되어 있으며, 제1 접촉 스트립(19)은 말단 제1 전극 섹션(17)에, 제2 접촉 스트립(20)은 말단 제2 전극 섹션(18)에 접속되어 있다. 전기변색 글레이징(1)은 전하 저장 장치로서 정전 용량을 가지며, 이는 두 개의 접촉 스트립(19, 20)에 접속된 전력 공급원을 통해 충전 및 방전될 수 있다. 직렬-접속된 전기변색 전지(12)는 그 자체로 전하 저장 역할을 하며, 직렬-접속된 커패시터(capacitor)로 간주될 수 있다. 도 1에서 이것은 굵은 선으로 개략적으로 나타나있다. 전력 공급원의 양극 및 음극 접속부(3, 4)에 접속됨으로써, 전기변색 글레이징(1)의 발색(광학적 방출의 감소) 또는 소색(광학 투과성의 증가)이 필요에 따라 일어날 수 있다. 도 1에서, 제1 접촉 스트립(19)이 전력 공급원의 양극 접속부(3)에 접속되고, 제2 접촉 스트립(20)이 음극 접속부(4)에 접속될 때, 음극 전기변색 재료로 이루어진 제1 활성층(10)의 광학 투과성이 전기적으로 변화될 수 있다. 예컨대, 48 볼트의 전압이 인가되면, 전기변색 글레이징(1)이 어둡고, 탈에너지화 상태에서는 투명하다. 전하 저장 역할과 관련하여, 전기변색 글레이징(1)의 발색은 직렬-접속된 커패시터 또는 전지(12)의 전기적 충전을 가져오고, 전기변색 글레이징(1)의 소색은 방전을 가져온다. 단순히 예를 들자면, 콘트라스트 20에서, 글레이징(1)의 정전용량은 약 300 F/m2일 수 있다.In the
전기변색 글레이징(1)에서, 각 트랜지션 영역(13)은 기판(2)의 제1 표면(6)에 평행하고, 트렌치(14 내지 16)의 경로에 수직하게 측정된 최대 폭이 바람직하게는 100 ㎛ 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 150 ㎛ 내지 250 ㎛ 이고, 동일한 방향으로 측정된 하나의 동일한 트랜지션 영역(13) 내의 두 개의 인접한 트렌치(14 내지 16) 사이의 거리는 바람직하게는 50 ㎛ 이상이다. 또한, 동일한 방향으로 측정된 각각의 트렌치의 폭은 바람직하게는 30 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위이다.In the
하기 표 1에는, 전기변색 글레이징(1)의 트렌치(14 내지 16) 및 트랜지션 영역(13)의 치수의 예가 나타나있다.In Table 1 below, examples of the dimensions of the
출원인의 실험에 의해 입증되는 바와 같이, 표 1의 실시예 2에 따라 구현된, 도 1 및 2의 전기변색 장치(1)의 예시적인 실시양태는 30개의 전지(12)로 세분됨으로써 스위칭 시간을 60초에서 5초로 단축시킬 수 있었다.As evidenced by the applicant's experiment, the exemplary embodiment of the
도 3에는 본 발명에 따른 전기변색 글레이징(1)의 또 다른 예시적인 실시양태가 도시되어 있다. 불필요한 반복을 피하기 위하여, 도 1 및 2에 도시된 예시적인 실시양태와 다른 점을 그에 대한 기재와 관련하여 설명한다. 도 3에 따르면, 전기변색 글레이징(1)은 복수 개의 다이오드(21)를 포함하며, 이들은, 예를 들어, 소정의 항복 전압을 갖는 제너 다이오드로 구성되어 있다. 각각의 다이오드(21)는 전지(12)에 결합되어 있다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 다이오드(21)는 공통의 제1 컨덕터(22)를 통해 직렬-접속되어 있으며, 두 개의 접촉 스트립(19, 20)에 접속되어 있다. 제1 컨덕터(22)로부터, 제2 컨덕터(23)가 분지되어 나오며, 이들은 각 경우에 전지(12)의 제1 전극 섹션(17)에 접속되어, 각 전지(12)가 역-바이어스된(즉, 역병렬의) 다이오드(21)에 접속된다. 다이오드(21)의 항복 전압은 전지(12)가 특히 스위칭 과정에서 일어날 수 있는 일시적 과전압으로부터 보호되도록 선택된다. 본 실시예에서, 다이오드(21)의 항복 전압은, 예를 들어, 1.8 볼트이다. 도 3에서, 다이오드(21)는 하이브리드, 즉, 전기 컨덕터를 통해 전지(21)에 접속되어 있다. 다른 방법으로는, 다이오드(21)가 전지(12)에 상응하게 모노리스형으로 통합되어 구조화될 수 있다.In Fig. 3 another exemplary embodiment of an
도 4는 본 발명에 따른 전기변색 글레이징(1)의 또 다른 예시적인 실시양태를 도시하고 있으며, 도 1 및 2에 도시된 예시적인 실시양태와 다른 점을 그에 대한 기재와 관련하여 설명한다. 도 4에 따르면, 전기변색 글레이징(1)은 기판(2)의 제1 표면(6)의 반대쪽의 제2 표면(25) 위에 부착된, 복수 개의 불투명(비투명) 스트립(24)을 포함한다. 스트립(24)은 트랜지션 영역(13)의 구간 내에 트랜지션 영역(13)을 완전히 덮도록 배치되어, 관찰자가 이쪽에서는 더 이상 트랜지션 영역(13)을 볼 수 없게 한다. 따라서, 전기변색 글레이징(1)의 미적 외관이 개선될 수 있다.FIG. 4 shows another exemplary embodiment of the
도 5는 본 발명에 따른 전기변색 글레이징(1)의 또 다른 예시적인 실시양태를 도시하고 있으며, 도 1 및 2에 도시된 예시적인 실시양태와 다른 점을 그에 대한 기재와 관련하여 설명한다. 도 5에 따르면, 전기변색 글레이징(1)의 층 구조(5)는 제1 내지 제3 트렌치(14 내지 16)에 대해 수직으로 달리는 제4 트렌치(26)에 의해 서로 전기 절연된 두 개의 전지 영역(27, 28)으로 세분되며, 각 전지 영역은 4개의 직렬-접속된 전기변색 전지를 포함한다. 두 전지 영역(27, 28)은 두 개의 접촉 스트립(19, 20)에 의해 병렬 접속되어 있다. 이를 위해, 제1 접촉 스트립(19)은 두 개의 말단 제 1 전극 섹션(17), 제2 접촉 스트립(20)은 두 개의 말단 제2 전극 섹션(18)에 접속되어 있다. 또한, 두 개의 전지 영역(27, 28)을, 각각이 그 자체의 제1 및 제2 접촉 스트립(19, 20)을 가지며, 하이브리드로서 병렬 접속되거나 모노리스형으로 일체화된 내장형(self-contained) (서브)모듈로 구성할 수도 있다. 또한, 각 전지 영역은 그 자체의 기판(2)을 가질 수 있다. 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 복수 개의 제4 트렌치(26)가 제공될 수 있으며, 이에 의해 층 구조(5)는 두 개 초과의 전지 영역(27, 28)으로 세분된다.FIG. 5 shows another exemplary embodiment of the
도면에 도시된 전기변색 글레이징(1)은, 예를 들어, 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다:The
기판(2) 위에 제1 전극층(7), 이어서 제2 활성층(8) 및 전해질 층(9)을 부착,(B) attaching a first electrode layer (7), followed by a second active layer (8) and an electrolyte layer (9) on the substrate (2);
제1 트렌치(14)의 형성, 및 그에 따른, 특히, 제1 전극층(7)의 구조화,형성 formation of the
제1 활성층(10)의 부착, 및 그 과정에서 제1 트렌치(14)를 채움,부착 adhesion of the first
제3 트렌치(16)의 형성, 및 그에 따른, 특히, 두 활성층(8, 10)의 구조화,형성 formation of the
제2 전극층(11)의 부착, 및 그 과정에서 제3 트렌치(16)를 채움,부착 attaching the
제2 트렌치(15)의 형성, 및 그에 따른, 특히, 제2 전극층(11)의 구조화,형성 formation of the
두 개의 접촉 스트립(19, 20)의 생성, 이때 제1 접촉 스트립(19)은 전력 공급원의 양극 접속부(3)에, 제2 접촉 스트립(20)은 음극 접속부(4)에 접속,생성 creation of two
기판(2) 상에 스트립(24)의 임의의 부착,부착 any attachment of the
상부 코팅 또는 라미네이션 층의 임의의 부가, 및 그 과정에서 제2 트렌치(15)를 채움,부가 any addition of a top coating or lamination layer, and filling the
또 다른 (투명) 기판에 임의로 접속하여 층 구조(5)가 두 기판 사이에 배치되도록 함.(B) random connection to another (transparent) substrate such that the
다른 방법으로는, 제1 전극층(7)을 그의 부착 직후에 제1 트렌치(14)를 형성하여 구조화한 다음, 다른 층들을 부착하고 구조화한다. 이 과정에서, 제1 트렌치(14)는 제2 활성층(8)의 재료로 채워진다.Alternatively, the
트렌치(14 내지 16)는 다양한 통상의 기술로 형성될 수 있으며, 이를 위하여 특히, 레이저 라이팅(laser writing) 또는 레이저 어블레이션(laser ablation), 기계적 어블레이션, 리프트오프(liftoff) 기술, 또는 에칭 페이스트를 사용하는 것과 같은 에칭 기술을 사용할 수 있다. 레이저 어블레이션에 있어서, 제1 트렌치(14)는 자외선(UV) 파장 범위의 레이저로, 제2 트렌치(15)는 532 nm 또는 1064 nm 파장의 레이저로, 제3 트렌치(16)는 532 nm 파장의 레이저로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 스트립(24)은 기판(2) 상에, 예컨대, 커버 스크린프린팅에 의해 부착할 수 있으나, 다른 어떠한 적절한 기술도 사용할 수 있다.The trenches 14-16 may be formed by a variety of conventional techniques, in particular for this purpose laser writing or laser ablation, mechanical ablation, liftoff techniques, or etching pastes. Etching techniques such as using may be used. In laser ablation, the
본 발명은, 특히 대표면적 글레이징에 있어서, 전기변색 전지들로 세분함으로써 통상의 유사 글레이징과 비교하여 스위칭 시간이 단축된 전기변색 글레이징을 제공할 수 있다. 모노리스형으로 일체화된 직렬-접속 전지는 통상의 기술에 의한 산업적 직렬 전지 생산시설로 비용 효율적으로 생산될 수 있다. 광학적으로 불활성인 트랜지션 영역에 함유된 트렌치(14)는 관찰자에게 미세한 선으로 보이며, 외관을 개선시키기 위해 불투명한 스트립으로 가릴 수 있다. 특히, 그들은 신속 스위칭 전기변색 글레이징에 대한 뚜렷한 특징으로 작용할 수 있다. 각각의 전기변색 전지는 역-병렬 접속된 다이오드에 의해 일시적인 전압 피크로부터 보호될 수 있다. 스위칭 과정을 위해 전기변색 글레이징에 인가되는 총 전압은 필요에 따라, 예컨대, 법적 요건을 충족시키기 위해 최대치를 넘지 않도록 선택될 수 있다. 스위칭 과정 중에 각 전지에 인가되는 전압은 전지의 수에 의해 결정될 수 있다. 병렬 접속된 복수 개의 전지 영역은 요구되는 스위칭 전압을 바람직하지 않게 증가시키지 않으면서 대형 전기변색 글레이징의 생산을 가능하게 한다.The present invention can provide electrochromic glazing with a shorter switching time compared to conventional similar glazings by subdividing into electrochromic cells, especially in the representative area glazing. The monolithic series-connected battery can be produced cost-effectively in an industrial series cell production facility by conventional techniques. The
본 발명의 하나의 측면은 적어도 하나의 기판(2) 및 기판(2) 상에 부착된 층 구조(5)를 갖는 전기변색 글레이징(1)으로서, 상기 층 구조(5)는 적어도 두 개의 전극층(7, 11)과, 그들 사이에 배치된 제1 전기화학 활성층(10) 및 제2 전기화학 활성층(8)을 가지며, 활성층들은 각각 이온의 가역적 혼입에 적절하고, 제1 활성층(10)은 전기변색 재료로 이루어지며 발색층으로 작용하고, 제2 활성층(8)은 이온 저장층으로 작용하며, 두 개의 활성층(8, 10)은 전해질 층(9)에 의해 서로 분리되어 있는 것인 전기변색 글레이징(1)을 포함한다. 층 구조(5)는 하나 또는 복수 개의 트랜지션 영역(13)에 의해 직렬-접속된 전기변색 전지(12)로 세분되며, 각 트랜지션 영역(13)은One aspect of the invention is an
두 전극층 중 제1 전극층(7)을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션(17)으로 세분하는 제1 트렌치(14), A
두 전극층 중 제2 전극층(11)을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션(18)으로 세분하는 제2 트렌치(15), 및 A
상기 제1 트렌치(14)와 제2 트렌치(15) 사이에 배치되며, 트랜지션 영역(13)에 인접한 전지(12)들의 제1 전극 섹션(17)과 제2 전극 섹션(18)을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치(16)를 포함한다.Disposed between the
본 발명의 또 다른 측면은 전기변색 글레이징(1)의 제조 방법을 포함하며, 그 방법은Another aspect of the invention includes a method of making an
기판(2) 및 기판(2) 상에 부착된 층 구조(5)로서, 상기 층 구조(5)는 적어도 두 개의 전극층(7, 11)과, 그들 사이에 배치된 제1 전기화학 활성층(10) 및 제2 전기화학 활성층(8)을 가지며, 활성층들은 각각 이온의 가역적 혼입에 적절하고, 제1 활성층(10)은 전기변색 재료로 이루어지며 발색층으로 작용하고, 제2 활성층(8)은 이온 저장층으로 작용하며, 두 개의 활성층(8, 10)은 전해질 층(9)에 의해 서로 분리되어 있는 것인 층 구조(5)의 제조 단계;A
두 전극층 중 제1 전극층(7)을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션(17)으로 세분하는 제1 트렌치(14)의 생성 단계;(B) generating a
두 전극층 중 제2 전극층(11)을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션(18)으로 세분하는 제2 트렌치(15)의 생성 단계; 및Generating a
각각 상기 제1 트렌치(14)와 제2 트렌치(15) 사이에 배치되고, 제1 전극 섹션(17)과 제2 전극 섹션(18)을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치(16)의 생성 단계를 포함한다.A third filled with an electrically conductive material disposed between the
1 전기변색 글레이징
2 기판
3 양극 접속부
4 음극 접속부
5 층 구조
6 제1 표면
7 제1 전극층
8 제2 활성층
9 전해질 층
10 제1 활성층
11 제2 전극층
12 전지
13 트랜지션 영역
14 제1 트렌치
15 제2 트렌치
16 제3 트렌치
17 제1 전극 섹션
18 제2 전극 섹션
19 제1 접촉 스트립
20 제2 접촉 스트립
21 다이오드
22 제1 컨덕터
23 제2 컨덕터
24 스트립
25 제2 표면
26 제4 트렌치
27 제1 전지 영역
28 제2 전지 영역1 Electrochromic Glazing
2 boards
3 positive connection
4 negative connection
5 layer structure
6 first surface
7 First electrode layer
8 second active layer
9 electrolyte layer
10 first active layer
11 second electrode layer
12 cells
13 transition area
14 first trench
15 second trench
16 third trench
17 first electrode section
18 second electrode section
19 first contact strip
20 second contact strip
21 diodes
22 Primary conductor
23 Second Conductor
24 strips
25 second surface
26th trench
27 first battery area
28 Second battery area
Claims (15)
상기 층 구조(5)가 하나 또는 복수 개의 트랜지션 영역(13)에 의해 직렬-접속된 전기변색 전지(12)로 세분되며, 각 트랜지션 영역(13)이
두 전극층 중 제1 전극층(7)을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션(17)으로 세분하는 제1 트렌치(14),
두 전극층 중 제2 전극층(11)을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션(18)으로 세분하는 제2 트렌치(15), 및
제1 트렌치(14)와 제2 트렌치(15) 사이에 배치되고, 트랜지션 영역(13)에 인접한 전지(12)들의 제1 전극 섹션(17)과 제2 전극 섹션(18)을 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기변색 글레이징(1).It has at least one substrate 2 and a layer structure 5 attached on the substrate 2, said layer structure 5 having at least two electrode layers 7, 11 and a first electrical disposed therebetween. It has a chemically active layer 10 and a second electrochemically active layer 8, the active layers are each suitable for the reversible incorporation of ions, the first active layer 10 is made of an electrochromic material, the two active layers (8, 10) Are separated from each other by the electrolyte layer 9,
The layer structure 5 is subdivided into electrochromic cells 12 series-connected by one or a plurality of transition regions 13, with each transition region 13
A first trench 14 subdividing the first electrode layer 7 of the two electrode layers into first electrode sections 17 electrically insulated from each other,
A second trench 15 which subdivides the second electrode layer 11 of the two electrode layers into second electrode sections 18 electrically insulated from each other, and
Disposed between the first trench 14 and the second trench 15, and electrically connecting the first electrode section 17 and the second electrode section 18 of the cells 12 adjacent to the transition region 13 to each other. Electrochromic glazing (1), characterized in that it comprises a third trench (16) filled with an electrically conductive material.
두 전극층 중 제1 전극층(7)을 서로 전기 절연된 제1 전극 섹션(17)으로 세분하는 제1 트렌치(14)의 생성 단계;
두 전극층 중 제2 전극층(11)을 서로 전기 절연된 제2 전극 섹션(18)으로 세분하는 제2 트렌치(15)의 생성 단계; 및
각각 상기 제1 트렌치(14)와 제2 트렌치(15) 사이에 배치되며, 제1 전극 섹션(17)과 제2 전극 섹션(18)을 각각 서로 전기적으로 접속하는, 전기 전도성 재료로 채워져 있는 제3 트렌치(16)의 생성 단계
를 포함하는, 전기변색 글레이징(1)의 제조 방법.A substrate 2 and a layer structure 5 attached on the substrate 2, the layer structure 5 comprising at least two electrode layers 7, 11 and a first electrochemically active layer disposed therebetween ( 10) and a second electrochemically active layer (8), the active layers are each suitable for the reversible incorporation of ions, the first active layer (10) consists of an electrochromic material, and the two active layers (8, 10) are electrolyte layers A step of producing the layer structure 5 separated from each other by (9);
Generating a first trench 14 which subdivides the first electrode layer 7 of the two electrode layers into first electrode sections 17 electrically insulated from each other;
Generating a second trench 15 which subdivides the second electrode layer 11 of the two electrode layers into second electrode sections 18 electrically insulated from each other; And
An agent filled with an electrically conductive material disposed between the first trench 14 and the second trench 15, respectively, which electrically connects the first electrode section 17 and the second electrode section 18 to each other. 3 Generation of Trench 16
Including, the manufacturing method of the electrochromic glazing (1).
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